Legující prvky v oceli
Vlastnosti oceli jsou dány jejím chemickým složením. K jejímu získání se používají slitiny železa s uhlíkem a dalšími prvky, tedy legovací přísady. Jejich množství by mělo přesáhnout minimální koncentraci, při které nedochází ke změnám vlastností a struktury oceli. Nejčastěji používanými legujícími prvky jsou prvky jako: nikl, titan, vanad, chrom, křemík, molybden, wolfram, kobalt, hliník, měď, niob a mangan.
Legující prvky se zavádějí nejen proto, aby oceli dodaly specifické vlastnosti, ale také pro zvýšení prokalitelnosti, usnadnění tepelného zpracování, zvýšení odolnosti proti korozi a opotřebení a zvýšení fyzikálních, fyzikálně-chemických, technologických a mechanických vlastností. Každá z přísad mění vlastnosti oceli jiným způsobem. Ne všechny na ni však dokážou působit pozitivně, proto existují příměsi prospěšné a škodlivé.
Molybden zvyšuje odolnost oceli vůči korozi. V austenitických ocelích odolných kyselinám je jeho obsah asi 2,5%, ale může dosáhnout až 7%. Prvek je zodpovědný za zvýšení pevnosti a prokalitelnosti oceli, snížení křehkosti a zvýšení odolnosti proti tečení.
Měď má fyzikální vlastnosti podobné železu, ale je mnohem odolnější vůči korozi. Přidání tohoto prvku je stále více ceněno, zejména pokud jde o tavení nové oceli.
Nikl nejen usnadňuje proces kalení a zvyšuje jeho hloubku, ale také snižuje teplotu austenitické transformace a po rozpuštění ve feritu zpevňuje ocel a zvyšuje rázovou houževnatost. Prvek je důležitou součástí kyselinovzdorné oceli, protože poskytuje dobrou svařitelnost a možnost formování. K tepelnému zlepšení se přidává nikl v množství 0,5% - 4%, zatímco do kyselinovzdorné oceli nad 8% - 10%.
Chrom, stejně jako nikl, ovlivňuje prokalitelnost oceli a zvyšuje její pevnost a přispívá ke zjemnění zrna. Je to přísada, která se často používá do konstrukčních, žáruvzdorných, nerezových a nástrojových ocelí. V případě nerezové oceli je to právě chrom, který ji činí nerezovou. Obsah této přísady se pohybuje mezi 12% a 30% – v závislosti na jakosti oceli.
Křemík je obvykle považován za nežádoucí přísadu, ovlivňuje křehkost, tvrdost, pružnost a odolnost oceli. Příměs křemíku se nejvíce používá jako přísada do pružinových ocelí, snižuje zejména rázovou houževnatost a zvyšuje odolnost vůči vysokým teplotám. Složka se přidává do těch druhů oceli, které pracují při vysokých teplotách a přicházejí do styku s koncentrovanými kyselinami dusičnou a sírovou.
Mangan má pozitivní vliv na odolnost oceli vůči nárazu a otěru, přičemž nemění její tažnost. Je to prvek, díky kterému je ocel mnohem odolnější.
Mezi škodlivé příměsi patří především síra, která ztěžuje kování oceli, a fosfor, který snižuje pevnost a rázovou houževnatost, zvyšuje její tvrdost a způsobuje křehkost za studena.
Vzhledem k podílu legujících prvků lze oceli rozdělit na:
- nízkolegované - s koncentrací jednoho prvku pod 2%
- středně legované - s koncentrací jednoho prvku méně než 8%
- vysoce legované - s koncentrací jednoho prvku více než 8%
S ohledem na využití rozlišujeme oceli:
- nástrojové
- konstrukční
- se speciálními vlastnostmi
Oceli se speciálními vlastnostmi, tj. speciální oceli, se vyznačují vysokou odolností vůči korozi a lze je kategorizovat podle struktury (feritické, martenzitické, martenzitické zpevněné exsudátem, austenitické a feriticko-austenitické oceli) a podle chemického složení (vysokochromové, chromniklové a chromniklomanganové oceli).
-
chrom
-
křemík
-
mangan
-
měď
-
nikl
-
prvky
-
ocel